Mikä saa jääkuutio sulamaan?

Jää on kiinteä muoto, jonka nestemäinen vesi saa, kun se jäähdytetään alle 0 celsiusasteen (32 astetta Fahrenheit). Jää sulaa veden kemiallisten ominaisuuksien vuoksi. Jäämolekyylien välillä on enemmän vetysidoksia kuin vedessä. Jää alkaa sulaa, kun sen lämpötila ylittää 0 astetta ja vesimolekyylien väliset vetysidokset hajoavat.

Jää- tai vesimolekyyli koostuu kahdesta vetyatomista, jotka ovat sitoutuneet kovalenttisesti yhteen happiatomiin. Atomeilla on yhteisiä elektroneja, mikä saa happiatomin kuljettamaan hieman negatiivista sähkövarausta, kun taas vetyatomit ovat hieman positiivisia, mikä johtaa polaariseen molekyyliin. Tämän napaisuuden vuoksi vesimolekyylit vetävät puoleensa toisiaan ja muodostavat vetysidoksia molekyylien välille.

Vety- ja happiatomien väliset vetysidokset ovat heikompia kuin kovalenttiset sidokset, ja ne hallitsevat veden ja jään fysikaalisia ominaisuuksia. Vesimolekyylit ovat sitoutuneet veteen vahvemmin toisiinsa jäässä kuin nestemäisessä vedessä, vaikka jäissä molekyylit ovatkin erillään toisistaan, jolloin jää on vähemmän tiheää kuin vesi.

Jää sulaa, kun lämpöenergia saa molekyylit liikkumaan nopeammin, murtamalla molekyylien väliset vetysidokset muodostamaan nestemäistä vettä. Sulamisprosessissa vesimolekyylit todella absorboivat energiaa. Siksi jääkuutio sulaa nopeammin ulkopuolelta ja säilyttää kylmänsä ja kiinteytensä pidempään keskellä: sulaminen on jäähdytysprosessi. Kun lisää lämpöä syötetään, jää sulaa edelleen ja jos lämpötila ylittää kiehumispisteen, noin 100 ° C celsiusastetta (212 astetta Fahrenheit-astetta), enemmän vetysidoksia vesimolekyylien välillä hajoaa kokonaan ja luo vettä höyry.

Vieraiden aineiden, kuten suolan tai kemikaalihiukkasten, lisääminen sulaa jään nopeammin, koska ne häiritsevät sulamis- ja jäätymisprosessien tasapainoa. Mitä enemmän vieraita hiukkasia on sen pinnalla, sitä vähemmän vesimolekyylejä jää voi siepata, mikä hidastaa jäätymisprosessia. Suolaa käytetään jään sulattamiseen jalkakäytävillä ja teillä, koska se on halpaa ja helposti saavutettavissa, ei siksi, että se olisi tehokkaampaa kuin muut aineet.